CN104282454B - 一种无级可调行程的隔离开关电动装置传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无级可调行程的隔离开关电动装置传动机构，包括支撑架、电机、直齿轮减速装置、丝杆螺母、锥齿轮变向装置、四杆机构、水平动力输出轴轴以及垂直动力输出轴。本发明通过特殊设计的机械止位板装置和丝杆螺母装置中的螺母，使得隔离开关电动装置在运动过程中能够实现锁止，并通过在修改挡板附近安装的行程开关的安装位置，可实现隔离开关电动装置行程无级可调。本传动机构转速高，能为具有切合母线转换电流能力的隔离开关所用，且速度平稳可调，可机械锁死，行程不会过限，从而使得隔离开关的分、合闸能准确快速到位。该装置机构简单，可靠性好，操作维修方便，效率高，而且相比于市面上的产品，其小型化特征极为明显。

Description

一种无级可调行程的隔离开关电动装置传动机构

技术领域

本发明属于高压电器配套设备领域，涉及一种电力系统中高压开关的隔离开关装置，特别是一种结构紧凑、美观、现场安装安全、维护方便、效率高、分、合闸运行稳定的隔离开关电动机构的传动装置。

背景技术

随着国家电网无人值守变电站和变电所的大量增加，对广泛应用在电力系统中的高压隔离开关分、合闸电动机构，主要以交直流电机作为动力输入，使高压隔离开关动作迅速、可靠的要求变得越来越重要。因此，不仅要求具有手动操作的功能，而且对这些隔离开关电动机构的使用性能和外观形状都提出了更高的要求。

隔离开关在整个电力系统中担负着重要的作用，而目前现有的电动操动机构，其传动大多是电机带动齿轮副或蜗轮蜗杆实现两个位置（分、合闸）的操作，此类电动机构输出角度范围小且误差大，且容易造成隔离开关分合闸不到位，直接影响隔离开关的可靠性。而且由于此类机构减速比一般较大，使得齿轮减速装置或涡轮蜗杆装置体型较大，隔离开关的小型化要求无法得到满足，同时传动效率很低。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种无级可调行程的隔离开关电动装置传动机构，除保留现有电动操动机构的手动与电动分、合同步的优点外，还具有设计合理，手动操动省力，结构紧凑，减少占用空间，维护方便，传动效率高的特点。

本发明所采用的技术方案是：一种无级可调行程的隔离开关电动装置传动机构，包括支撑架和设置在支撑架上的电机、与电机相连的直齿轮减速机构、丝杆螺母传动机构、锥齿轮变向机构、四杆机构、水平动力输出轴、第一辅助开关、第二辅助开关以及动力输出轴，所述的支撑架包括底板和固定安装在底板上的立板，电机通过电机安装板固定安装在底板上；其特征在于：

所述的直齿轮减速机构包括小齿轮和大齿轮，所述的小齿轮和大齿轮啮合连接，所述的小齿轮固定套设在所述的电机的转轴上，所述的大齿轮固定套设在在所述的水平动力输出轴上；所述的直齿轮减速机构对将电机的转速减速至隔离开关允许的范围内，同时实现减速增扭的功能；

所述的丝杆螺母传动机构包括第一行程开关安装板、第二行程开关安装板、第一行程开关、第二行程开关、第一辅助行程开关、第二辅助行程开关、方螺母导向杆、螺母和机械止位板；所述的机械止位板固定安装在立板上，其左右两侧设有挡板，用于限制螺母的左右运动的距离，由此实现隔离开关运动分、合闸传动距离的稳定可靠；所述的水平动力输出轴上中间部分加工有丝杆螺母中的丝杆螺纹，丝杆螺纹直接设置在水平动力输出轴上，与水平动力输出轴设置为一体，使得隔离开关电动装置传动机构变得更加紧凑，实现了体积小型化的要求；相对于传统的弹簧或蜗轮蜗杆配合，其所占体积大大减少，一方面提高了空间的利用率，另一方面也减少了隔离开关的体积，满足其小型化要求，效率方面也有较大的提升；所述的螺母可旋转地套设在所述的水平动力输出轴丝杆螺纹上，螺母内安装有机械自锁机构，通过调节机械自锁机构内螺钉的位置，增减弹簧的压缩长度，由此实现自锁销轴与机械止位板凹槽之间自锁力的大小稳定可调，故螺母左右移动时机械自锁机构能使得螺母正常止位，而且止位后具有一定的反向自锁能力，防止隔离开关传递过来的阻力使得螺母再次发生移动，亦即是使得隔离开关电动装置传动机构具有正向止位和反向自锁的功能；所述的方螺母导向杆固定安装在所述的机械止位板的两侧挡板上的圆形通孔内，并通过螺母上的通孔洞套设在所述的螺母上，螺母与水平动力输出轴上的丝杆螺纹啮合转动时，由于受方螺母导向杆的限制，使得螺母的转动自由度受到限制，使得螺母运动的时候不能发生转动，只能靠丝杆螺纹的作用水平移动，由此实现螺母的左右移动；所述的第一行程开关安装板和第二行程开关安装板固定安装在立板上，其与行程开关连接的位置有较长的滑槽；所述的第一行程开关和第二行程开关分别安装在第一行程开关安装板和第二行程开关安装板上，分别位于所述的螺母左右两端，通过与螺母的碰撞检测实现螺母左右移动过程中位移的测定功能，由此实现隔离开关分、合闸过程中位移自测的功能，而且通过改变第一行程开关和第二行程开关在第一行程开关安装板和第二行程开关安装板上的安装位置，由此改变第一行程开关和第二行程开关与螺母发生碰撞时的位置，由此螺母两侧的停止位置发生改变，故可以控制螺母左右移动的行程，而且由于第一行程开关安装板和第二行程开关安装板上的滑槽具有一定的长度，可以使得隔离开关在一定范围内行程无级可调；所述的第一辅助行程开关和第二辅助行程开关固定安装在机械止位板两侧的挡板上，螺母左右移动与其碰撞时，行程开关信号接通使得隔离开关电动机构相关控制系统发出警报。

所述的锥齿轮变向机构包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述的第一锥齿轮固定套设在所述的水平动力输出轴上，所述的第二锥齿轮固定套设在动力输出轴上，第一锥齿轮和第二锥齿轮之间的啮合实现隔离开关电动传动机构的动力90度变向，且齿数比为1：1；所述的水平动力输出轴和动力输出轴均通过滚动轴承铰接在立板上；

所述的四杆机构包括辅助开关拔销轴、辅助开关连杆、第一辅助开关驱动曲柄和第二辅助开关驱动曲柄，所述的辅助开关拔销轴固定安装在所述的螺母上，所述的第一辅助开关驱动曲柄固定套设在第一辅助开关上，所述的第二辅助开关驱动曲柄固定套设在第二辅助开关上，当辅助开关拔销轴跟随螺母左右移动时，会带动辅助开关连杆运动，由此带动第一辅助开关驱动曲柄和第二辅助开关驱动曲柄转动，从而带动第一辅助开关和第二辅助开关的轴也随之转动，其内部辅助节点切换，由此可实现第一辅助开关和第二辅助开关在隔离开关分、合闸过程中控制系统的分、合闸电路切换功能。

作为优选，所述的机械止位板的两侧挡板上设有橡胶缓冲，减少所述的螺母与所述的机械止位板碰撞时的冲击力。

作为优选，所述的水平动力输出轴和垂直动力输出轴两者垂直，且均能向外输出动力，使得隔离开关电动装置传动机构具有不同方位的双轴同步输出的功能。

作为优选，所述的第一行程开关安装板和第二行程开关安装板上的一定长度的滑槽，使得第一行程开关和第二行程开关的安装位置可以进行调整，由此改变与螺母碰撞时的位置，故螺母两侧的停止位置发生改变，故可以控制螺母左右移动的行程，故可以使得隔离开关电动装置传动机构在一定范围内行程无级可调。

作为优选，所述的机械自锁机构由自锁销轴、弹簧和螺钉组成，所述的自锁销轴、弹簧和螺钉依次顺序组合在一起，通过调节所述的螺钉，实现弹簧变形量的控制，由此改变自锁销轴上的压紧力，当隔离开关电动装置传动机构运动时，自锁销轴会与所述的机械止位板挡板上的凹槽摩擦，压紧力的改变会影响两者之间的摩擦力和正压力，由此实现所述的机械自锁机构的自锁力可调特性。

本发明所述的螺母左右移动时，带动固定安装在其上的辅助开关拔销轴运动，经过与其相连的四杆机构，将一部分动力分流至与第一辅助开关和第二辅助开关，由此可实现第一辅助开关和第二辅助开关在隔离开关分、合闸过程中控制系统的分、合闸电路切换功能。

本发明通过螺母与所述的机械止位板的配合，实现隔离开关电动装置传动机构的行程稳定可控、不会过限，分、合闸准确迅速到位；同时通过与安装在立板上的第一行程开关和第二行程开关之间的碰撞检测，实现螺母左右移动过程中位移的测定功能，由此实现整个隔离开关分、合闸过程中位移自测的功能。

本发明具有的优点和积极效果是：由于此高压隔离开关电动传动机构是在现有的高压隔离开关的基础上改进的，所以保留了原有隔离开关电动传动机构的手动与电动分、合闸同步的特点；水平动力输出轴和垂直动力输出轴两者垂直，且均能作为动力输出，使得隔离开关电动装置具有双轴同步输出的功能；因其不采用原有的蜗轮蜗杆传动装置，改用特殊设计过的丝杆螺母装置，相比之下，后者所占体积明显变小，使得整个传动链相比之前变得更加紧凑，隔离开关体积缩小，因此更加小型化，而且效率相对之前提升了20%左右，成本下降了15%左右；通过安装在立板上的机械止位板和丝杆螺母装置中特殊设计的螺母的配合，使得分合闸行程稳定可靠，又通过螺母和安装在行程开关安装板上一对行程开关的配合，使得隔离开关分、合闸行程可测可控；丝杆螺母中螺母上装配的弹簧自锁装置可通过调节螺钉改变弹簧的压缩量，由此使得自锁装置的自锁力可调，使得隔离开关电动装置具有正向止位和反向自锁的能力，增加了隔离开关机构对于不同环境的适应能力。

附图说明

图1：为本发明实施例的内部结构轴测图。

图2：为本发明实施例的内部结构正视图。

图3：为图2的A-A剖视图。

图4：为本发明实施例的螺母及自锁装置剖视图。

图5：为本发明实施例的四杆机构剖视图。

以上附图序号及名称：1、支撑架，2、电机固定板，3、电机，4、小齿轮，5、第一行程开关安装板，6、水平动力输出轴，7、第一行程开关，8、大齿轮，9、第一辅助行程开关，10、第二行程开关，11、第二行程开关安装板，12、螺母，13、第二辅助行程开关，14、第一辅助开关，15、第一辅助开关驱动曲柄，16、辅助开关连杆，17、第二辅助开关，18、第一锥齿轮，19、垂直动力输出轴，20、机械止位板、21、方螺母导向杆、22、第二锥齿轮，23、自锁销轴，24、弹簧，25、螺钉，26、辅助开关拔销轴，27、第二辅助开关驱动曲柄。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1、图2、图3、图4和图5，本发明所采用的技术方案是：一种无级可调行程的隔离开关电动装置传动机构，包括支撑架1和设置在支撑架1上的电机3、与电机3相连的直齿轮减速机构、丝杆螺母传动机构、锥齿轮变向机构、四杆机构、水平动力输出轴6、第一辅助开关14、第二辅助开关17以及垂直动力输出轴19，支撑架1包括底板和固定安装在底板上的立板，电机3通过电机安装板2固定安装在底板上；直齿轮减速机构包括小齿轮4和大齿轮8，小齿轮4和大齿轮8啮合连接，小齿轮4固定套设在电机3的转轴上，大齿轮8固定套设在在水平动力输出轴6上；

丝杆螺母传动机构包括第一行程开关安装板5、第二行程开关安装板11、第一行程开关7、第二行程开关10、第一辅助行程开关9、第二辅助行程开关13、方螺母导向杆21、螺母12和机械止位板20；；机械止位板20固定安装在立板上，其左右两侧设有挡板，用于限制螺母的左右运动的距离，由此实现隔离开关运动分、合闸传动距离的稳定可靠；水平动力输出轴6上中间部分加工有丝杆螺母中的丝杆螺纹，螺母12可旋转地套设在水平动力输出轴6丝杆螺纹上，螺母12内安装有机械自锁机构，机械自锁机构由自锁销轴23、弹簧24和螺钉25组成，自锁销轴23、弹簧24和螺钉25依次顺序组合在一起，通过调节螺钉25，实现弹簧24变形量的控制，由此改变自锁销轴23上的压紧力，当隔离开关电动装置传动机构运动时，自锁销轴23会与机械止位板20挡板上的凹槽摩擦，压紧力的改变会影响两者之间的摩擦力和正压力，由此实现机械自锁机构的自锁力可调特性，通过调节机械自锁机构内螺钉25的位置，增减弹簧24的压缩长度，由此实现自锁销轴23与机械止位板20凹槽之间自锁力的大小稳定可调，故螺母12左右移动时机械自锁机构能使得螺母12正常止位，而且止位后具有一定的反向自锁能力，防止隔离开关传递过来的阻力使得螺母12再次发生反向移动，亦即是使得隔离开关电动装置传动机构具有正向止位和反向自锁的功能；方螺母导向杆21固定安装在机械止位板20的的两侧挡板上的圆形通孔内，并通过螺母12上的通孔洞套设在螺母12上，螺母12与水平动力输出轴6上的丝杆螺纹啮合转动时，由于受方螺母导向杆21的限制，使得螺母的转动自由度受到限制，使得螺母运动的时候不能发生转动，只能靠丝杆螺纹的作用水平移动，由此实现螺母的左右移动；第一行程开关安装板5和第二行程开关安装板固定安装在立板上，其与行程开关连接的位置有较长的滑槽；第一行程开关7和第二行程开关10分别安装在第一行程开关安装板5和第二行程开关安装板11上，分别位于所述的螺母12左右两端，通过与螺母12的碰撞检测实现螺母12左右移动过程中位移的测定功能，由此实现隔离开关分、合闸过程中位移自测的功能，而且由于滑槽的存在，故可通过改变第一行程开关6和第二行程开关8在第一行程开关安装板5和第二行程开关安装板11上的安装位置，由此改变第一行程开关6和第二行程开关8与螺母发生碰撞时的位置，由此螺母两侧的停止位置发生改变，故可以控制螺母左右移动的行程，而且由于第一行程开关安装板5和第二行程开关安装板11上的滑槽具有一定的长度，可以使得隔离开关在一定范围内行程无级可调；所述的第一辅助行程开关9和第二辅助行程开关13固定安装在机械止位板两侧的挡板上，螺母左右移动与其碰撞时，行程开关信号接通使得隔离开关电动机构相关控制系统发出警报。

锥齿轮变向机构包括第一锥齿轮18和第二锥齿轮22，第一锥齿轮18固定套设在水平动力输出轴6上，第二锥齿轮22固定套设在动力输出轴19上，第一锥齿轮18和第二锥齿轮22之间的啮合实现隔离开关电动传动机构的动力90度变向，且齿数比为1；水平动力输出轴6和动力输出轴19均通过滚动轴承铰接在立板上；四杆机构包括辅助开关拔销轴26、辅助开关连杆16、第一辅助开关驱动曲柄15和第二辅助开关驱动曲柄27，辅助开关拔销轴26固定安装在螺母12上，第一辅助开关驱动曲柄15固定套设在第一辅助开关14上，第二辅助开关驱动曲柄27固定套设在第二辅助开关17上，当辅助开关拔销轴26跟随螺母12左右移动时，会带动辅助开关连杆16运动，由此带动第一辅助开关驱动曲柄15和第二辅助开关驱动曲柄27转动，从而带动第一辅助开关14和第二辅助开关17的轴也随之转动，其内部辅助节点切换，由此可实现第一辅助开关14和第二辅助开关17在隔离开关分、合闸过程中控制系统的分、合闸电路切换功能。

本实施例的机械止位板20的两端挡板上设有橡胶缓冲，减少螺母12与机械止位板20碰撞时的冲击力。

尽管本说明书较多地使用了支撑架1，电机固定板2，电机3，小齿轮4，第一行程开关安装板5，水平动力输出轴6，第一行程开关7，大齿轮8，第一辅助行程开关9，第二行程开关10，第二行程开关安装板11，螺母12，第二辅助行程开关13，第一辅助开关14，第一辅助开关驱动曲柄15，辅助开关连杆16，第二辅助开关17，第一锥齿轮18，垂直动力输出轴19，机械止位板20，方螺母导向杆21，第二锥齿轮22，自锁销轴23，弹簧24，螺钉25，辅助开关拔销轴26，第二辅助开关驱动曲柄27等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种无级可调行程的隔离开关电动装置传动机构，包括支撑架（1）和设置在支撑架（1）上的电机（3）、与电机（3）相连的直齿轮减速机构、丝杆螺母传动机构、锥齿轮变向机构、四杆机构、水平动力输出轴（6）、第一辅助开关（14）、第二辅助开关（17）以及垂直动力输出轴（19），所述的支撑架（1）包括底板和固定安装在底板上的立板，电机（3）通过电机固定板（2）固定安装在底板上；其特征在于：

所述的直齿轮减速机构包括小齿轮（4）和大齿轮（8），所述的小齿轮（4）和大齿轮（8）啮合连接，所述的小齿轮（4）固定套设在所述的电机（3）的转轴上，所述的大齿轮（8）固定套设在所述的水平动力输出轴（6）上；

所述的丝杆螺母传动机构包括第一行程开关安装板（5）、第二行程开关安装板（11）、第一行程开关（7）、第二行程开关（10）、第一辅助行程开关（9）、第二辅助行程开关（13）、方螺母导向杆（21）、螺母（12）和机械止位板（20）；所述的机械止位板（20）固定安装在立板上，其左右两侧设有挡板，用于限制螺母的左右运动的距离，由此实现隔离开关运动分、合闸传动距离的稳定可靠；所述的水平动力输出轴（6）上中间部分加工有丝杆螺母中的丝杆螺纹；所述的螺母（12）可旋转地套设在所述的水平动力输出轴（6）丝杆螺纹上，螺母（12）内安装有机械自锁机构，通过调节机械自锁机构内螺钉（25）的位置，可增减弹簧（24）的压缩长度，由此实现自锁销轴（23）与机械止位板（20）凹槽之间自锁力的大小稳定可调，故螺母（12）左右移动时机械自锁机构能使得螺母（12）正常止位，而且止位后具有一定的反向自锁能力，防止隔离开关传递过来的阻力使得螺母（12）再次发生反向移动，亦即是使得隔离开关电动装置传动机构具有正向止位和反向自锁的功能；所述的方螺母导向杆（21）固定安装在所述的机械止位板（20）的两侧挡板上的圆形通孔内，并通过螺母（12）上的通孔套设在所述的螺母（12）上，螺母（12）与水平动力输出轴（6）上的丝杆螺纹啮合转动时，由于受方螺母导向杆（21）的限制，使得螺母的转动自由度受到限制，使得螺母运动的时候不能发生转动，只能靠丝杆螺纹的作用水平移动，由此实现螺母的左右移动；所述的第一行程开关安装板（5）和第二行程开关安装板（11）固定安装在立板上，第一行程开关安装板（5）与第一行程开关（6）相连接的位置以及第二行程开关安装板（11）与第二行程开关（8）相连接的位置都有较长的滑槽；所述的第一行程开关（6）和第二行程开关（8）分别安装在第一行程开关安装板（5）和第二行程开关安装板（11）上，分别位于所述的螺母（12）左右两端，通过与螺母（12）的碰撞检测实现螺母（12）左右移动过程中位移的测定功能，由此实现隔离开关分、合闸过程中位移自测的功能，而且由于第一行程开关安装板（5）和第二行程开关安装板（11）上滑槽的作用，第一行程开关（6）和第二行程开关（8）在第一行程开关安装板（5）和第二行程开关安装板（11）上的安装位置可以发生改变，由此改变第一行程开关（6）和第二行程开关（8）与螺母发生碰撞时的位置，使得螺母运动时两侧的停止位置发生改变，故可以控制螺母左右移动的行程，而且由于第一行程开关安装板（5）和第二行程开关安装板（11）上的滑槽具有一定的长度，使得第一行程开关（6）和第二行程开关（8）的安装位置可以进行调整，由此改变与螺母碰撞时的位置，故螺母两侧的停止位置发生改变，故可以控制螺母左右移动的行程，故可以使得隔离开关电动装置传动机构在一定范围内行程无级可调；所述的第一辅助行程开关（9）和第二辅助行程开关（13）固定安装在机械止位板两侧的挡板上，螺母左右移动与其碰撞时，第一辅助行程开关（9）和第二辅助行程开关（13）的开关信号接通使得隔离开关电动机构相关控制系统发出警报；

所述的锥齿轮变向机构包括第一锥齿轮（18）和第二锥齿轮（22），所述的第一锥齿轮（18）固定套设在所述的水平动力输出轴（6）上，所述的第二锥齿轮（22）固定套设在垂直动力输出轴（19）上，第一锥齿轮（18）和第二锥齿轮（22）之间的啮合实现隔离开关电动传动机构的动力90度变向，且齿数比为1：1；所述的水平动力输出轴（6）和垂直动力输出轴（19）均通过滚动轴承铰接在立板上；

所述的四杆机构包括辅助开关拔销轴（26）、辅助开关连杆（16）、第一辅助开关驱动曲柄（15）和第二辅助开关驱动曲柄（27），所述的辅助开关拔销轴（26）固定安装在所述的螺母（12）上，所述的第一辅助开关驱动曲柄（15）固定套设在第一辅助开关（14）上，所述的第二辅助开关驱动曲柄（27）固定套设在第二辅助开关（17）上，当辅助开关拔销轴（26）跟随螺母（12）左右移动时，会带动辅助开关连杆（16）运动，由此带动第一辅助开关驱动曲柄（15）和第二辅助开关驱动曲柄（27）转动，从而带动第一辅助开关（14）和第二辅助开关（17）的轴也随之转动，其内部辅助节点切换，由此可实现第一辅助开关（14）和第二辅助开关（17）在隔离开关分、合闸过程中控制系统的分、合闸电路切换功能；

所述的机械自锁机构由自锁销轴（23）、弹簧（24）和螺钉（25）组成，所述的自锁销轴（23）、弹簧（24）和螺钉（25）依次顺序组合在一起，通过调节所述的螺钉（25），可实现弹簧（24）变形量的控制，由此改变自锁销轴（23）上的压紧力，当隔离开关电动装置传动机构运动时，自锁销轴（23）会与所述的机械止位板（20）挡板上的凹槽摩擦，压紧力的改变会影响两者之间的摩擦力和正压力，由此实现所述的机械自锁机构的自锁力可调特性。

2.根据权利要求1所述的无级可调行程的隔离开关电动装置传动机构，其特征在于：所述的机械止位板（20）的两侧挡板上设有橡胶缓冲，减少所述的螺母（12）与所述的机械止位板（20）碰撞时的冲击力。

3.根据权利要求1所述的无级可调行程的隔离开关电动装置传动机构，其特征在于：所述的水平动力输出轴（6）和垂直动力输出轴（19）两者垂直，且均能向外输出动力，使得隔离开关电动装置传动机构具有不同方位的双轴同步输出的功能。